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1、數(shù)控加工技術(shù)cNcMAc州№TEcHNoLoGY表面銅網(wǎng)結(jié)構(gòu)CFRP銑削加工性能研究術(shù)ExperimentalStudyonMachiningPerformanceofCFRPLaminateWithCopperMesh上海飛機(jī)制造有限公司航空制造技術(shù)研究所先進(jìn)復(fù)合材料制造中心龔佑宏韓舒楊霓虹南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院韓勝超周井文陳燕【摘要】表面銅網(wǎng)結(jié)構(gòu)碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料(CFRP)作為防雷擊材料在飛機(jī)制造等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，但銅網(wǎng)的加入對(duì)其加工性能產(chǎn)生一定的影響。通過(guò)銑削表面銅網(wǎng)結(jié)構(gòu)CFRP試驗(yàn)探究了不同切削參數(shù)對(duì)銑削力和切口粗糙度的影響并觀察分析了刀
2、具的磨損形式，初步得到了其銑削加工性能評(píng)價(jià)。關(guān)鍵詞：CFRP加工性能切削力表面質(zhì)量刀具磨損【ABSTRACT】CFRPlaminateswithcoppermesharewidelyusedinaircraftmanufacturingbecauseofitsgoodperformanceinlightningproof,whilecopperinflu—encesthemachiningperformanceofCFRP．Miliingexpefi—mentswereconductedtoidentifytheinfluenceofcuttingpar
3、ametersoncuttingforceandsurfaceroughness．Toolwearwasalsoanalyzed．Keywords：CFRPMachiningperformanceCut-tingforceSurfacefinishToolwearDoI：10．16080／j．issnl671—833x．2015．19．040隨著碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料(CFRP)性能的不斷提高，其在飛機(jī)結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。由于CFRP導(dǎo)電性能比金屬差，當(dāng)飛機(jī)遭到雷擊時(shí)，難以將高能量的電流傳導(dǎo)出去，從而導(dǎo)致大能量的聚集，破壞材料結(jié)構(gòu)進(jìn)而影響飛機(jī)的安
4、全性能，因此必須對(duì)飛機(jī)復(fù)合材料部件進(jìn)行有效的雷擊防護(hù)【l】。表面銅網(wǎng)結(jié)構(gòu)CFRP是一種新型防雷擊材料，它將表面膠膜和導(dǎo)電金屬網(wǎng)結(jié)合為一體，使用中將其鋪設(shè)在有防雷擊要求的CFRP外表面，通過(guò)導(dǎo)電金屬網(wǎng)將雷擊電流傳遞到機(jī)體放電部位即可達(dá)到良好雷擊防護(hù)效果。目前，CFRP制件的成形主要運(yùn)用近凈成形技術(shù)，但為了裝配等需要成形后仍需進(jìn)行2次機(jī)械加工，如銑邊、鉆孑L等佇I。由于CFRP屬于非金屬材料，銅網(wǎng)結(jié)構(gòu)中金屬材料的加入一定程度上改變了其切削加工性能。國(guó)內(nèi)外學(xué)者已在CFRP切削性能方面做了一些研+基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51075210)；“高檔數(shù)控機(jī)床
5、與基礎(chǔ)制造裝備”國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)課題(2012zx刪3031)；南京航空航天大學(xué)研究生創(chuàng)新基地(實(shí)驗(yàn)室)開(kāi)放基金(KFJJ20110222)。40航空制造技術(shù)·2015年第19期究，但對(duì)此種新型表面銅網(wǎng)CFRP的切削加工性能研究卻非常有限。RedouaneZitoune等研究了表面銅網(wǎng)結(jié)構(gòu)CFRP的鉆削加工性能，發(fā)現(xiàn)相比于普通CFRP，表面銅網(wǎng)結(jié)構(gòu)CFRP更不易產(chǎn)生分層缺陷p】。為了探究表面銅網(wǎng)結(jié)構(gòu)CFRP的銑削加工性能，設(shè)計(jì)并進(jìn)行了一組兩因素三水平的全因素試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)得到了主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度對(duì)切削力和切削質(zhì)量的影響規(guī)律，對(duì)刀具的磨損形式進(jìn)行了分析。1
6、試驗(yàn)方案試驗(yàn)在DMGHSC20linear超聲輔助五軸精密加工中心上進(jìn)行，該機(jī)床最大主軸轉(zhuǎn)速42000r／min，最大進(jìn)給速度5m／min。試驗(yàn)用表面銅網(wǎng)結(jié)構(gòu)CFRP和金剛石涂層硬質(zhì)合金立銑刀如圖1所示，CFRP的性能參數(shù)見(jiàn)表l。測(cè)力系統(tǒng)為Kistler9272測(cè)力計(jì)和5070A電荷放大器，加工表面粗糙度測(cè)量采用MahrM1型便攜式粗糙度測(cè)量?jī)x，測(cè)量方向?yàn)椴牧系暮穸确较?。試?yàn)系統(tǒng)搭建如圖2所示，工件裝夾如圖3所示。圖1表面銅網(wǎng)結(jié)構(gòu)CFRP試驗(yàn)件和加工用立銑刀Fig．1CFRPwithcoppermeshandtools表1CFRP層合板的規(guī)格和參數(shù)試驗(yàn)?zāi)?/p>
7、擬生產(chǎn)中的銑邊加工、銑削方式為順銑。切削參數(shù)中，軸向切深口，定為CFRP的材料厚度，考慮到CFRP的銑邊操作多屬于精加工，材料去除量較少，因此cNcMAc州№TEcHNo。。GY數(shù)控加工技術(shù)圖2試驗(yàn)加工和檢測(cè)系統(tǒng)Fig．2ExperimentalEquipments圖3工件裝夾圖Fig．3Fixationofthecomposites其徑向切深a。定為lmm。為探究主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度對(duì)其加工質(zhì)量的影響，設(shè)計(jì)了1組兩因素三水平的全因素試驗(yàn)。試驗(yàn)因素水平表如表2所示。表2側(cè)銑性能全因素試驗(yàn)水平因素表2試驗(yàn)結(jié)果與分析2．1切削力分析根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的切削力隨切
8、削參數(shù)變化趨勢(shì)，如圖4所示。由圖4可知，在主軸轉(zhuǎn)速12000r／min、進(jìn)給速度
